Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние агрометеорологических условий на рост, развитие и формирование урожайности сои во Вьетнаме

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Влияние агрометеорологических условий на рост, развитие и формирование урожайности сои во Вьетнаме"

Г6 од

одесшй п'щро.'.етеороЛОГЛШГМ жстйтут

• 5 ДПР 1993

Pia правах рукописи

ву txi суан юл

УДК 635.655:551.5

ваш лгроьЕТеорологжск!« ушзй!

НА РОСТ, РАЗВИТИЕ II iOKElPOBAHIE yPOSAÜHCCTII СОИ ВО ВЬЕТНАМЕ

11.00.09 - метеорология, климатология,-агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ка' соискание учечоЯ степени кандидата геогратачеспк наук

ОД'гССЗ

Работа выполнена в Одесской гидро;..:етеорслогичес;'.оп институте.

Научный руководитель - доктор геогр&'.пчосглх наук, профессор Анатолий Николаевич Полевой

Официальные оппоненты: доктор географпческззс наук, зги1 еду л:; км

отделом В'СШСХМ г. ОЙнпнсш, Пасов Владимир .Михайлович

доктор географически наук, профессор Одесского сельскохозяйственного института, ХмеловскпК Константин Кириллович

Ведущая организация: Украинский на^о-псспег.оьатояьский

гидрометеорологически;: институт

Защита состоится 8 апреля 1993 г. в 10.00 ч. ¡-а заездешт специализированного совета К C66.04.0I при Одесском гилро-метеорологгсеском институте в заче заселен::'.: по адресу: 270016, 1.Сдссеа-1о, ул. Дыюьская, 15, ОГМЛ

С диссертацией помю ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат пазослафзираля 1й£-3 г.

У"юный секретарь

<*-7/

оиощшпзкпокшного совета ^^(¡¿¿¿/Н.С.ЛоОода

У

Общая характеристика работы

Актуальность теш исследования. Соя явдоэтся ценной зернобобовой культурой, площадь посева под которой во Вьетнаме составляет ежегодно 120-140 тысяч га. Значительные колебания уро.тайности под воздействием погодных условий и слабая изученность в агрометеорологическом аспекте этой культуры делают актуальными вопросы исследования влияния агрометеорологических условий на рост, развитие и формирование количества и качества урокая сок в условиях Вьетнама.

Цель работы. Основной целью являлось:

- экспериментальное исследование основных закономерностей влияния факторов внешней среды на процессы формирования вегетативных и репродуктивных органов сои;

- разработка дина!,отеской модели формирования продуктивности и качества урожая сои в весенне-летнем посеве во Вьетнаме;

- создание на основе разработанной модели методов комплексной оценки условий формирования урожая сои.

Метод исследования и исследовательские материалы. В качестве аппарата исследования использованы .табора?ордо-полето эксперименты и метод математического коделирования^проед/¿лонного процесса растения. Полевые и лабораторные исследования проведены автором в .1990-1991 годах на базе экспериментальной агрометеорологической станции Ханойского научно-исследовательского гидрометеорологического института (сорт РЬМ ) и на базе учебной агрометеорологической станции Одесского гидрометеорологического института (сорт Еукурия).

'В работе использованы результаты полученные в ходе лабораторных и полевых экспериментов, а также данные (1970-1990 гг.) метеорологических и агрометеорологических наблюдений агрометеорологических станций Вьетнама и'многолетние данные об урожайности сои (1970-1990 гг.). Все расчеты выполнялись на ЭВМ ЕС-1022 и ПЗШ "Искра-ЮЗО". . . '

Научная новизна. Вперше для условий Вьетнама: • - экспериментально исследованы особенности влияния агрометеорологических условий на' морйогенеткческое развитее сои весенне-летнего посева;

- изучены основные закономерности влияния факторов внешней среды не. фотосинтетическую деятельность посева оои и процессы накопления азота з органах сои;

- разработана динамическая модель формирования количества и качества урожая сои, включающая субмодели распределения ассимилятов и азота с учетом морфогенетического развития и семенообразоваиия;

- на основе предложенной модели проведено исследование влияния факторов внешней среды на фотс«зинтетическуи деятельность посева сои, процесс поглощения азота из почвы, формирование продуктивности и качества урожая сои во Вьетнаме;

- разработаны методы комплексной оценки агрометеорологический условий на формирование продуктивности сои во Вьетнаме.

Практическая ценность и реализация работы. Результаты исследования, выполненные с помощью динамической-модели продуктивности сои, модель продуктивности сои могут быть попользованы для оперативной оценки агрометеорологических уоловий формирования урожайности сои, а также для теоретических исследований отдельных составляющих продукционного процеоса и формирования урожая в. целом и во взаимосвязи о факторами внешней среды.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях по итогам научно-исследовательских работ ОГШ в 1990-1991 гг., научном семинаре кафедры агрометеорологии и агрометцрогнозов 0Ш1 в 1991-1992 гг.

Публикация. Основные результаты изложены в трех отатьях.

Объем и структура работы. Диосертация состоит из введения, четырех глав и .выводов. Объем работы 186 страниц, из них 125 страниц текста, 13 таблиц, 48 рисунков. Список литературы на 14 страницах содержит 161 наименование, в том числе 67 иностранных. ..

Содержание работы . ■ • . .

Зо введении определена актуальность теш, изложены цель и задачи работы, дана характеристика методов исследований и использованных материалов, показана научная новизна и предмет защиты.

В первой глава дается краткая характеристика биологических особенностей культуры сои з сзязц с гактораг.а; пгё'лей среди, рассматриваются требования сои к такт::,: и-акторам, .как оест, тепло, влага, элементы генерального питания н особенности роста, развития растения сок. Дан анализ сосрекеянкх готсдое оценки агсо;«з-теоролопгческих условий произрастания и прогноза урожайности сои, а такж существующих дкнашгческнх поделе!! продукционного процесса зернобобовых культур.

Вторая глава посвящена экспериментальным исоледоглнияа влияния агрометеорологических условии на фотосинтетическую продуктивность сои. Приводится методика проведения экспериментальных работ. Анализируются агрометеорологические условия периода вегетации сол н годи проведения полевого олыта во Вьетнаме л на юге Украины.

Дани результата анализа экспериментального изучения особенностей иор^огекетнческого развитая растения сок под влияние» характерно: агоометаорслогнческ:гх'услови:: длг. Северного Вьетнама. Рассмотрена динамика <3::с!.пссн орггшоз крявн-з скорости роста.

Иок1зен!; результаты лэучзкая влияния агрсметеорзлопгхески условий Северною Вьетнама на характеристики •Тятсските-ппзсхоГ: деятельност:: посева сон. Отпечено, что в течение вегетации со::, янтекслагесть фотосинтеза сок изменялась от 9 до 12 мгСО^-да"^"^, достигала в период г,гетоп;:е-обр'зоьпк;:е бобов. ыаксн-

мальные значения чистой продуктам осте фотосинтеза (11,5 и 12,9 Х'гГ^-сут-1) наблюдались в момента наибольшего .развитая площади асс1н,;плппу:сгдйй поверхности, соответственно равной 3,42 и 2,12 м2»!.Г2 з п 12Е0 гг. Оотосинтетически!: потеищкп посега сои з 1990 г. и 192-1 г. соответственно равен 2,03 к 1,55 илп,..,2.га~^. Сутоиш.Ч прирост сухой биомассы всего растения сои достигал максимального значения, ровного 25-35 г-г-.~2.сут-1 к моменту накопления су:.к о-Туэктгтекш: температур 700-800 °С.

Натпагсгне 'показатели йотосинтотическо" деятельности посеет сол наблюдались при среднесуточной темпэратуре воздуха 24-28 °С и сумме осадков за декаду 20-30.?,:;,:.

В результате экспериментальных исследований закономерностей яоржроЕания азотного <5алаяса в отдельных органах и в не-

лом растении била установлена тенденция падения содержания общего азота в течение вегетации сои в листьях от 5,2 до 2,2 % (1990 г.) и 5,8 до 2,3 % (1991 г.), в стеблях: от 5,9 до 0,9 % (1990 Г.) и 6,1 до 0,8 % (1991 Г.), в корнях - от 3,0 до 0,4 а е бобах - от 3,5 до 4,5 i. В семенах сои содержание азота увеличивалось с момента образования семян до уборки. В конце вегетации содержание азота в семенах б I9S0 г. составило 6,2 £ (36 % белка), а в 1991 г. - 6,5 1 азота (41 Г! белка).

В третьей главе описана структура динамической модели продуктивности сои, включающая шесть основных блоков: преобразования исходной информации, фотосинтеза, дыхания, азотного питания, распределения углеводов и азота, сеыенообразоваяия.

Принцип распределения ассклилятов основан на учете потребности растущих органов в ассилшпах в связи с особенностями морфогенетического развития сои. При этом распределение общего притока углеводов моделируется с помощью ростовпх функций, а распределение азота - по 'потребности в азоте растущих органов сои. Рост отдельных частей или органов растений сои обусловлен процессам синтеза, перетока и накопления двух основных структурообразующих компонентов - углевода и азота: I) между надземной и подземной частями растения сои; 2) кегду побегам:: первого порядка (главны!*: побег) п боковд.вд побегали; 3) г.:ежду ллетаяна, стеблями к бобаги каждого отдельного побега.

Общий фонд углеводов в растении сои формируется как разность мекду сук.!ар;шм фотосинтезе:.! посева за светлое время суток и дыханием: . ,„. j

ML. _ pJ_ [Ч- , М ш

где ДГЛС//At - приток углеводов в пастенпе.г I1 - суммарный фотосинтез посева, г»м -сут"^; R - затраты ка дыхание всего растения сои, г(С>В)чм~2-сут-*; j - шаг по времени, сутки.

Суммарный фотосинтез определяется по формуле:

Р'' = 0Л.£.?1.\1.т1 , (2)

. где ?г - интенсивность фотосинтеза в реальных условиях тзпло-

и вжггообеопеченности, мг С0о*д.'>Г2.ч~1; L - относительная

Ь _р V-

площадь листовой. поверхности, &г*и ; 6Й, - продолжительность дня, ч; 6 - коэффициент эффективности'фотосинтеза, безразмерный.

Уровень интенсивности фотосинтеза Вг определяют гак '•'акторы вле:л;ен среды - концепчтцж С0о> температура воздуха, условия Елагообоспечепностл (Росс К).¡С., 1975 г. л Тоошнг Х.Г., 197? г.), так п возоаст 'метения со:;: с

у — -1-1----------. 1 (з)

> ^/(^ Со)^- А/Сар.Х1') где Ртох ~ потенциалышй ("отоснптез, мг I - плотность потока поглощенной еотосинтеткчески активной радиации (<2ЛР), Вт»г.Г~; С„ - концентрация СОз в воздухе, мг С0г,-д!.Г3; наклон световс;' криво;': Фотосинтеза, мг С02'ДМ~^.тГ*/(Зт.!Г^); Я-с. - наклон углекнслотной кривой сТотооинтеза при насщаэдей радиации, -мг 002'даГ2«ч~^/ /(глг С02'дьг3); f~ онтогенетическая кривая фотосинтеза,безразмерная; пГр(Т)- функция влияния температуры воздуха на фотосинтез, безразмерная; ОУ-чкпия влияния условия вла-гообеспечешгссти, безразмерная.

¡¡родукцлсннпл процесс гг-стекни со;: непрерывно снизан с дыхательнам газообменом. Процесс дцхажн рассматривается (!.Ьк-кри, 1970) ко!: состояли.*. ;:з двум компонентов: днхакпя роста и диханкя поддержания структур шетення:

Р1' = (сР.Рл' * с^стУ.т^.сх3, ,; (4)

где Сг - кеэфглясгент дыхания роста, безразмерны.":; С^ - ко-эфг.нтаент дыхания иоддертанпя, г.(С>В).г .су?~А; Ш - сухая .биомасса посева, г• ; функция влияния температуры воз-

духа на диханке, безразмерная; - онтогенетзжекая кривая дыхания, безразмерная.

В предлагаете модели общий Ленд азота а расточил со I на каждом шаге по времени определяется в основном количеством поглощенного азота из почвп и почвенного раствора, а такая притока азота, йнкспруемого из почвенного воздуха клубеньковыми бактериями: ^ J

_ = н, -К,., , (5)

где ДУКН/Д1- общий фонд азота в растении, г N ^.Г^.сут-1; ДНт!огл/^ ~ приток азота, поглощенного из почвы и почвен-

ног о раствора, г N .».Г^-сут--1-; Н«. - максимальное количество , азота, фиксируемое из почвенного воздуха клубеньками, ' г N .м «сут ; Ки <> - коэффициент зависимости фиксации азота ' от степени развития растения сои, безразмерны!:.

Приток поглощенного азота из почвы определяется как поглощение. активным и пассивным путем:

_ нГл.^к- и. 1Т] т',

, *г " б-;"" "0,л" Д1 " ,(6)

.' где - макст.алыю возможная скорость поглощения азота

корнем, г N •г(С'В)~^.сут~^; б"*.*- концентрация азота в почве . у поверхности корней, мг N •г--'-; 6"*°" - оптимальная концентрация азота в почве у поверхности корней, обеспечивающая максимальную скорость поглощения азота, мг N -г-"; ¥У1Г - сухая •-масса, корней, г-м~"; К"0[Л (Т-,)- функция влзшшя температуры почвы на инте"сквность процесса поглощения азота корнет!, без' размерная; Д\УтР/ Д^ - интенсивность трансгатрацки,г• ; {^.р - концентрация доступного азота в почвенном растворе, . ыг N -г-1.

Фонд углеводов растения сои распределяется между надзем-, ной частью и корнями (рис.1). 5то распределение углеводов моделируется наш с помощью ростовых функций (Росс Ю.К., 1964, ■-Полевой А.Н., 1973):

' " - к* ,

ьт!

. ■ . ' -А*

(?)

где ДУП^^у- /ДЬ , ДУУ\с.г / - протоки углеводов в

надземную часть и корни на ^ -е сутки, г Сч.Г^.сут--1';

Кс..плА.у» ^ - ростовые функции надземной части и корней, безразмерные.

. Углевода, поступившие в надземную часть растения сои вначале перераспределяются по отдельным побегам, а затем в каздом побеге идет распределение между элементами побега -листьями, стеблями и бобами.

_ к1 .м!«^ , (0,:

Д-1 М

Рис. I. Блок-схема расцрзделеаия фондов углеводов в растениях coa.

1С

где I, ¿, 3 ... - номер побега

1> Ь I, Ь, ? листья, & - стебли, Р - бобы);

ДУМсм^/ДЬ - приток углеводов в орган ого побега,

г С-м• оуг--'"; Кс.^а- ростовые тунгами соответствующего ¿-ого органа с^-ого побега.

Распределение фонда азота между надземной частью, корнями или отдельными органами описывается нами исходя кз потребностей этих частей или органов растения в азоте (рис.2):

" - п) &К ,

ЬЛ ДЬ

А>К.г _ и* , (9)

At ~ ^ ЬЛ,.

- ^ —•

где AW\ч.к.Mi^./Дt , АМЧ.Г , /&Ъ -

притоки азота в надземную часть, корни п отдельные органы, г N •м~2'сут~1; /?„АЛ>. , ¡2Г , - функции распределения

азота для надземной части, корней и соответствующего органа, безразмерные. Эти функции определяются соотношением потребности в азоте надземной части или корней от потребности в азоте всего растения сои.

Потребность растения сои в азоте определяется как разность меняу текущим и максимально возмо:енем содержанием эзота в растении с учето.и концепции Х.Ван Кленлена, 1986.

Поступившие в отдельные органы растения сои углеводы и азот являются структурно-образующими компонентами сухо"; глссн растения сои.

Динамику биомассы надземной части, корней и отдельных органов в течение вегетационного периода опиаем системой уравнений: j

- ,,, _ ш i . АШе.нлц т ДШ^- / у ^илду - + -6 + ° * Г >

= т' Г и г-V'

ГГ,1'И = т! г 1Г(; ,

Рас. 2. Блок-схема распределения фондов азота в растениях сои.